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1、802.11 n速率计算目录1、802.11n的关键技术 11.1MIMO（多输入多输出）技术 11.2 Short Guard Interval （Gl） 21.3 40MHz绑定技术 22.802.11 n速率计算23阿德利亚 802.11n设备速率 34.问题讨论41、80211n的关键技术1.1MIMO（多输入多输出）技术多入多出（MIM0）技术是无线通信领域智能天线技术的重大突破。MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。普遍认为，MIM0将是新一代无线通信系统必须采用的关键技术。在室内，电磁环境较为复杂， 多经效应、频率选择性衰落和其他干扰源的存在使得
2、实现无线信道的高速数据传输比有线信道困难。多径效应会引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于 MIM0系统来说，多径效应可以作为一个有利因素加以利用。通常， 多径要引起衰落，因而被视为有害因素。MIM0系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。MIM0的多入多出是针对多径无线信道来说的。下图所示为MIM0系统的原理图。传输信息流 S（k经过空时编码形成 N个信息子流Ci（k）, i=l,N。这N个子 流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。TX -，RX MIM0 Chan
3、nel特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则MIM0系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。MIM0将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而可实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。当基于 MIM0同时传递多条独立空间流 （spatial streams）,如下图中的空间流 X1,X2,时,将成倍地提高系统的吞吐。MIMO系统支持空间流的数量取决于发送天线和接收天线的最小值。如发送天线数量为3,而接收天线数量为2,则支持的
4、空间流为 2。MIMO/SDM系统一般用 发射天线数量 接收天线数量”表示。如上图为 2*2 MIMO/SDM 系统。显然，增加天线可以提高MIMO支持的空间流数。1.2 Short Guard In terval (Gl)由于多径效应的影响，信息符号(In formation Symbol )将通过多条路径传递，可能会发 生彼此碰撞，导致ISI干扰。为此，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证在信息 符号之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval (GI)。802.11 n仍然使用缺省使用800 ns GI。当多径效应不是很严重时，用户可以将该间
5、隔配置为400,对于一条空间流，可以将吞吐提高近10%,即从 65Mbps提高到72.2 Mbps。对于多径效应较明显的环 境，不建议使用 Short Guard Interval (GI)。1.3 40MHz绑定技术这个技术最为直观：对于无线技术，提高所用频谱的宽度，可以最为直接地提高吞吐。就好比是马路变宽了，车辆的通行能力自然提高。传统802.11a/g使用的频宽是20MHz，而802.11 n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用，所以可以最直接地提高吞吐。需要注意的是：对于一条空间流，并不是仅仅将吞吐从72.2 Mbps提高到144.4 (即72.2 X 2 Mbps。对于20MHz
6、频宽，为了减少相邻信道的干扰，在其两侧预留了一小部分的 带宽边界。而通过40MHz绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，可以将子载体从104(52X2)提高到108。按照72.2*2*108/104进行计算，所得到的吞吐能力达到了150Mbps。2.80211n速率计算从802.11 n草案中摘取的表格如下:aUPSKCPS10QPW15C4 OAM(1际erf mZiI tepfragy HT-SKJI 哄A 2町1MUM 博aw L-i J ,1C-QAM曲QAM的QUf52523Z*|EJVE僦IS27M岬他21319 5*011 1- -l* 1-5- - 15ice43M00I0B
7、3130481W57阳1K倔121 $11$7 - i=-ru T 1 ,fc 151W1M空15ir30432M60V43239fll431/3K1站砂464備10即丹11DBW4rsH2O1S01呼104価购244)谨117沁I0B130M0 *1*Gl*400n*Wit inWMHiRm*RM iffKMHrRWIH ICMHz对上表中所出现的术语的解释：1. MCS :一个表明合适排的唯一标号；2. 调制方案：与802.11g/802.11a 中所用的调制模式一样，即BPSK（二相键控）、QPSK（四相键控卜16QAM 和64QAM ；3. 编码率：这也没有实质的变化，即1/2、2/3
8、、3/4和5/6 ；4. 20MHz与40MHz模式：802.11 n/g/a全部都是采用 OFDM来对数据流进行调制。这里 关键的在于所谓的数据音调数 （即副载波数）。802.11g/a采用48个副载波，802.11n则在 20MHz模式采用52个副载波，二在40MHz模式采用108个副载波；5保护间隔：接收机能够区别两个相邻符号的OFDM符号间的间隔时间。标准的长短保护间隔分别是 800ns和400ns ；6.用于MIMO的空间流的数量（spatial streams） : 802.11n支持单数据流模式，标准最大数据流数量限制到4个。不过，理论上该数量是无限的，但在实际上有意义的数值非常
9、小。从上面可以看出，MCS8-MCS15分别是对应的 MCS0-MCS7的两倍。这是因为在 MCS8-MCS15时，采用了 MIMO技术，一个数据流会分成两部分，分别由两个stream 发出去，所以速度提高了一倍；而在 MCS0-MCS7时，虽然两根天线也是同时发出信号，但 这两路信号是一样的，所以速度只有MCS8-MCS15的一半。因此3x3模式下最多可以有 3个空间流，4x4时最多可以有4个空间流，速率分别为 MCS0-MCS7 的3倍与4倍，即3x3模式下最大速率为 150x3=450Mbps,4x4 模式下最大 速率为 150x4=600Mbps。3阿德利亚80211n设备速率阿德利亚
10、所有设备均支持802.11 n:阿德利亚采用802.11 n技术的AP和普通AP的性能对比普通AP(未采用室外覆盖增强技术的 AP设备)641282565121024128015185Ghz上行3.135.639.6916.2524.3828.1330.315Ghz下行2.815.639.0616.2525.0027.8130.002.4Ghz上行3.285.639.6116.1824.6127.4229.772.4Ghz下行3.285.639.6115.9424.3828.1929.30802.11 n 20Mhz 带宽性能641282565121024128015185Ghz上行16.41
11、25.7858.59100.78112.50112.50112.505Ghz下行14.0628.1332.8179.6998.44103.13103.132.4Ghz上行10.4223.6539.8695.86105.00109.62109.882.4Ghz下行10.4225.3248.9180.83103.45105.77106.02802.11 n 40Mhz 带宽性能641282565121024128015185Ghz上行11.7225.7856.25114.84206.25213.28220.315Ghz下行14.0628.1339.8496.09164.06180.47182.81
12、2.4Ghz上行11.923.6548.9195.86181.99215.38221.692.4Ghz下行11.923.6550.7299.62172.41190.38198.574问题讨论1) 802.11g的理论速率 54Mbps是指上行还是下行？802.11的MAC层协议为csma/ca与CSMA/CD有一定的相似，因此802.11的空口类似与 hub， 是共享介质的，所以速率是共享54Mbps.2) 802.11n 2x2,3x3,4x4 速率问题从第一章的MIMO解释及第二章可以看出，802.11n的速率是与空间流数有关， 成倍数增加， 而空间流又与天线数有关， TxR:S( T表示
13、发射天线数，R表示接收天线数，S表示空间流数) S的最大值=min(T,R);因此有下表：MCSIn dexSpatialStreamsData Rate Mb/s20 MHz cha nnel40 MHz cha nnel800ns GI400ns GI800ns GI400ns GI016.507.2013.5015.001113.0014.4027.0030.002119.5021.7040.5045.003126.0028.9054.0060.004139.0043.3081.0090.005152.0057.80108.00120.006158.5065.00121.50135.007165.0072.20135.00150.008213.0014.4027.0030.009226.0028.9054.0060.0010239.0043.3081.0090.0011252.0057.80108.00120.0012278.0086.7016
